用于控制天线波束方向的天线和方法技术

公开了一种包含ＩＭＤ元件以及一个或多个寄生元件和主动调谐元件的天线。当ＩＭＤ元件与主动调谐元件和寄生元件结合使用时，ＩＭＤ元件允许天线工作在多个谐振频率处。此外，天线辐射方向图的方向可根据寄生元件和主动调谐元件被任意旋转。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及无线通信领域。具体地，本专利技术涉及用于控制辐射方向和谐振 频率以在无线通信中使用的天线和方法。
技术介绍
随着新一代的手机和其它无线通信设备变得更小并且被嵌入越来越多的应用 中，需要新的天线设计以解决这些设备的固有局限并且实现新的功能。对于经典的天线 结构，需要确定的物理上的体积以在特殊频率处产生具有特殊带宽的谐振天线结构。在 多频段应用中，可能需要超出一个的这样的谐振天线结构。但是，由于与移动设备相关 联的尺寸限制，可能抑制这种复杂的天线阵列的有效实现。专利技术概述在本专利技术的一个方面中，天线包括隔离的主天线元件、第一寄生元件和与所述 寄生元件相关联的第一主动调谐元件，其中寄生元件和主动元件被定位于主天线元件的 一侧。在一个实施方式中，主动调谐元件适合于提供与天线相关联的分离谐振频率特 征。调谐元件可适合于旋转与天线相关联的辐射方向图。该旋转可通过控制经过寄生元 件的电流被实现。在一个实施方式中，寄生元件被定位在基底上。该结构可在空间是重 要的限制的应用中变得特别重要。在一个实施方式中，寄生元件被定位为相对于主天线 元件成预定的角度。例如，寄生元件可被定位为与主天线元件平行，或者它可被定位为 垂直于主天线元件。寄生元件可进一步包括多个寄生部件。在本专利技术的一个实施方式中，主天线元件包括隔离磁共振(IMD)。在本专利技术的 另一个实施方式中，主动调谐元件包括下述各项中的至少一个压控可调电容器、压控 可调相移器、FET和开关。在本专利技术的一个实施方式中，天线进一步包括一个或多个额外寄生元件以及与 这些额外寄生元件相关联的一个或多个主动调谐元件。额外的寄生元件可位于所述主天 线元件的一侧。它们可进一步被定位为相对于第一寄生元件成预定的角度。在本专利技术的一个实施方式中，天线包括第一寄生元件和与该寄生元件相关联的 第一主动调谐元件、第二寄生元件和与该第二寄生元件相关联的第二主动调谐元件，其 中寄生元件和主动元件被定位于主天线元件的一侧。第二寄生元件和第二主动调谐元件 被定位在主天线元件下面。在一个实施方式中，第二寄生元件和主动调谐元件被用于调 谐天线的频率特征，并且在另一个实施方式中，第一寄生元件和主动调谐元件被用于给 天线提供波束控制功能。在本专利技术的一个实施方式中，与天线相关联的辐射方向图是根据第一寄生元件 和主动调谐元件被旋转。在一些实施方式中，例如期望零填充的应用，该旋转可为90度。在本专利技术的另一个实施方式中，天线进一步包括与主天线元件相关联的第三主 动调谐元件。该第三主动调谐元件适合于调谐与天线相关联的频率特征。在本专利技术的一个实施方式中，寄生元件包括多个寄生部件。在另一个实施方 式中，天线包括一个或多个额外寄生元件和调谐元件，其中额外的寄生元件和调谐元件 被定位于主天线元件的一侧。额外寄生元件可被定位为相对于第一寄生元件成预定的角 度。例如，额外寄生元件可被定位为平行于或垂直于第一寄生元件。本专利技术的另一个方面涉及用于形成具有波束控制功能的天线的方法。该方法包 括提供主天线元件，并将耦合于一个或多个主动调谐元件的一个或多个波束控制寄生元 件定位于主天线元件的一侧。在另一个实施方式中，公开了用于形成具有组合的波束控 制功能和频率调谐功能的天线的方法。该方法包括提供主天线元件，并将耦合于一个或 多个主动调谐元件的一个或多个波束控制寄生元件定位于主天线元件的一侧。该方法进 一步包括将耦合于一个或多个主动调谐元件的一个或多个频率调谐寄生元件定位于主天 线元件下面。本领域技术人员将了解到，上述各种实施方式或其一部分可按照各种方式被组 合以创建由本专利技术涵盖的进一步实施方式。附图说明图1 (a)示出了示例性的隔离磁偶极子(IMD)天线；图1(b)示出了与图1(a)的天线相关联的示例性辐射方向图；图1(c)示出了与图1(a)的天线相关联的示例性频率特征；图2(a)示出了根据本专利技术的天线的实施方式；图2 (b)示出了与图2 (a)的天线相关联的示例性频率特征；图3(a)示出了根据本专利技术的天线的实施方式；图3(b)示出了与图3(a)的天线相关联的示例性辐射方向图；图3(c)示出了根据本专利技术的天线的实施方式；图3(d)示出了与图3(a)的天线相关联的示例性辐射方向图；图3 (e)示出了与图3 (a)和图3 (c)的天线相关联的示例性频率特征；图4 (a)示出了包含寄生元件和主动调谐元件的示例性IMD天线；图4(b)示出了与图4(a)的天线相关联的示例性频率特征；图5(a)示出了根据本专利技术的天线的实施方式；图5 (b)示出了与图5 (a)的天线相关联的示例性频率特征；图6(a)示出了根据本专利技术的天线的示例性辐射方向图；图6(b)示出了与IMD天线相关联的示例性辐射方向图；图7示出了根据本专利技术的天线的实施方式；图8(a)示出了与图7的天线相关联的示例性辐射方向图；图8 (b)示出了与图7的天线相关联的示例性频率特征；图9示出了根据本专利技术的天线的另一个实施方式；图10示出了根据本专利技术的天线的另一个实施方式；图11示出了根据本专利技术的天线的另一个实施方式；图12示出了根据本专利技术的天线的另一个实施方式；和图13示出了根据本专利技术的天线的另一个实施方式。优选实施方式的详细描述在下面的描述中，为了解释而非限制的目的，细节和描述被阐述以提供本专利技术 的深入理解。然而，可在偏离这些细节和描述的其它实施方式中实践本专利技术对于本领域 技术人员将是明显的。第11/847,207号共同未决的美国专利申请公开了一种用于设计具有多个谐振频 率的更有效的天线的解决方法，其中隔离磁偶极子 (IMD)与位于IMD下面的多个寄生 元件和主动调谐元件结合。然而，随着新一代的无线设备和应用的出现，需要利用紧凑 且有效的天线结构以包含例如波束转换、波束控制、空间或极化天线分集、阻抗匹配、 频率切换、模式切换等额外功能。本专利技术解决了目前天线设计的缺陷，以创建具有波束 控制功能和频率调谐功能的更有效的天线。参照图1 (a)，所示的天线100包括位于接地面12上的隔离磁偶极子(IMD)元 件11。接地面可被形成在例如无线设备的印刷电路板(PCB)等的基底上。对于这些天 线上的额外细节，可参考2007年2月15日提交的题为“ANTENNA CONFIGURED FOR LOW FREQUENCYAPPLICATIONS"的第11/675,557号美国专利申请，并且该申请通过 引用被全部并入本文以用于所有目的。图1(b)示出了与图1(a)的天线系统相关联的示 例性辐射方向图13。如图1(b)所示的辐射方向图的主瓣在ζ轴上。图1(c)示出了对于 具有谐振频率fO的图1(a)的天线的作为频率的函数(此后被称作“频率特征” 14)的回 波损失。在例如共同拥有的第11/675,557号美国专利申请中可找到与该天线系统的操作 和特征有关的进一步细节。图2(a)示出了根据本专利技术的实施方式的天线20。与图1(a)相似，天线20包括 位于接地面24上的主IMD元件21。在图2(a)所示的实施方式中，天线20进一步包括 位于接地面24上且定位于主IMD元件21的一侧的寄生元件22和主动元件23。在该实 施方式中，主动调谐元件23位于寄生元件22上或者位于其垂直连接上。主动调谐元件 23可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线，包括：　　主天线元件；　　第一寄生元件；和　　与所述第一寄生元件相关联的第一主动调谐元件；　　其中所述第一寄生元件和所述第一主动元件被定位于所述主天线元件的一侧。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：赛巴斯蒂安罗森，劳伦德克劳斯，杰夫薛柏林，
申请(专利权)人：艾斯特里克有限公司，
类型：发明
国别省市：US